Meta Mecha: Kişiselleştirilmiş ve Medikal Uyumlu Protez Kaplama

Xuerong Cai'nin Metamalzeme, Hesaplamalı Tasarım ve 3D Baskı Teknolojilerini Kullanarak Geliştirdiği Yenilikçi Protez Kaplama

Meta Mecha, kişiselleştirilmiş medikal gereksinimlere ve 3D tarama verilerine dayanarak, elastik TPU ile 3D baskı teknolojisi kullanılarak üretilen bir protez kaplamasıdır. Bu yenilikçi ürün, protez alanına hesaplamalı tasarım, metamalzeme ve 3D baskıyı birleştirerek benzersiz bir çözüm sunmaktadır.

Gelecekteki hesaplamalı tasarım trendleri, programlanabilir madde ve metamalzemelere olan ilgimizi çekiyor. Metamalzemenin, malzeme bilimi ile tasarımı güçlendirme potansiyelini keşfettiğimizde, mikroskobik mantıkta nesneleri yeniden düşünmeye motive olduk. Jeneratif tasarım ve simülasyon araçları ile, metamalzemenin protez alanda uygulanmasını öneriyoruz, hem kişiselleştirilmiş hem de medikal uyumlu hizmet sunuyoruz.

3D baskı ile üretilebilen mekanik metamalzemelerin protez kaplaması olarak kullanılması, Meta Mecha'nın farklı ampute hastalar için kişiselleştirilmiş mekanik yüzeyler oluşturmasını mümkün kılar. Basınca duyarlı renk değiştiren malzeme, uyumsuzluğun görselleştirilmesini sağlar ve dikkat çeker. Protez kaplama, ampute hastanın artık bacak deformasyon sürecini desteklemek için değiştirilebilir. Kullanıcı, protez içindeki mekanik yüzeyini basit ve ekonomik bir şekilde güncelleyebilir.

Mekanik metamalzeme protez kaplaması, endüstriyel kalitede 3D yazıcılar ve elastik TPU ile 3D baskı teknolojisi kullanılarak üretilir. Karmaşık 3D şekli, katkısal imalat teknolojisi olmadan üretmek imkansızdır. Tasarım sürecinden önce 3D tarama ve basınç sensörü ekipmanları, ampute hastaların şekil ve mekanik gereksinimlerini elde etmek için kullanılır. Jeneratif tasarım yaklaşımı, kişiselleştirilmiş gereksinimlerle tasarım oluşturmak için kullanılır. Prototipimizde, tasarımımızı oluşturmak için Grasshopper kullanıyoruz.

Protez kaplamasının boyutları kullanıcıdan kullanıcıya değişir, yukarıdaki ölçüler bizim örneğimizdir. Kullanıcılar öncelikle artık bacaklarının 3D taramasını alır ve basınç dağılımı verilerini toplamak için ortak bir soket içinde yürürler. Ampute hastaların toplanan verilere ve medikal gereksinimlere dayanarak, bir metamalzeme protez kaplaması 3D modeli oluşturulur. Protez kaplama 3D baskı teknolojisi ile üretildikten sonra, protezin diğer parçaları ile monte edilir ve kullanıcıya teslim edilir.

Protez kaplama, kullanıcı için en iyi basınç seviyesini ayarlar ve renk değişikliği ile kullanıcıya basınç tolerans limitlerini aştığında uyarı verir. Görsel ipucu ile kullanıcı, artık bacak deformasyonuna uyacak şekilde kaplamayı değiştirme zamanının geldiğini anlar. Bu tasarım, 2023 yılında A' Cybernetics, Prosthesis and Implant Design Ödülü'ne layık görüldü.